JP2017009230A

JP2017009230A - 加熱調理器

Info

Publication number: JP2017009230A
Application number: JP2015127209A
Authority: JP
Inventors: 貴紀安部; Takanori Abe; 武史坂口; Takeshi Sakaguchi; 功記加藤; Koki Kato; 友秀松井; Tomohide Matsui
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】赤外線センサを移動して同じ位置で同じ時間単位で温度を測定できる加熱調理器を提供する。
【解決手段】
加熱室２８と、被加熱物６０ｃの温度を検出する赤外線センサ５２と、加熱室２８の底面全域の温度を検出できるように赤外線センサ５２を回転駆動するモータ５１と、モータ５１の駆動を制御して、赤外線センサ５２の検出した温度データから被加熱物６０ｃの温度を管理する制御手段２３ａと、を備え、制御手段２３ａは、赤外線センサ５２によって初めに温度の検出を行った位置から、モータ５１の回転を制御して、赤外線センサ５２の視野の位置を特定角度移動した後に前記回転を停止する動作を繰り返し、前記回転が停止している時に赤外線センサ５２によって検出した温度データを入力し、前記回転によって加熱室２８の底面全域の温度を検出し終わった後は、赤外線センサ５２の視野位置を前記初めに温度検出した位置に回転移動するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は加熱調理器に係り、特に加熱室に入れて加熱される被加熱物（食品）の温度を測定するための赤外線センサを備えた加熱調理器に関するものである。

特許文献１には、ステッピングモータの往復回転運動によって赤外線検出素子を駆動し加熱室の全域の温度分布を検出する技術が公開されている。

特開２００９−１５６５４７号公報

上記特許文献１に示す技術では、往路で順番に温度を検出し、復路では往路の反対側から温度を検出するものである。そのため、ステッピングモータに内蔵されているギアなどの遊びにより、往路と復路では赤外線センサの視野の位置が異なる課題がある。

また、往路の温度測定を行う順番に対して、復路では往路の検出した順番の反対側から温度の検出が行われるため、初めに温度検出した後、同じ温度検出点に戻って二回目の温度検出までに要する時間が異なるため、各温度検出点の温度上昇を容易に確認出来ない課題がある。

さらに、往復回転運動の最初の温度検出点は、一度目の検出から二度目の検出までに多大な時間を待つ必要が有り、細かな温度検出ができない課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被加熱物を入れて加熱する加熱室と、前記被加熱物の上方より該被加熱物の温度を検出する赤外線センサと、前記加熱室の底面全域の温度を検出できるように前記赤外線センサを回転駆動するモータと、該モータの駆動を制御して、前記赤外線センサの検出した温度データから前記被加熱物の温度を管理する制御手段と、を備え、該制御手段は、前記赤外線センサによって初めに温度の検出を行った位置から、前記モータの回転を制御して、前記赤外線センサの視野の位置を特定角度移動した後に前記回転を停止する動作を繰り返し、前記回転が停止している時に前記赤外線センサによって検出した温度データを入力し、前記回転によって前記加熱室の底面全域の温度を検出し終わった後は、前記赤外線センサの視野位置を前記初めに温度検出した位置に回転移動するものである。

本発明によれば、赤外線センサの検出精度を向上した加熱調理器を提供する。

本発明の実施例に係る加熱調理器の正面斜視図。本発明の実施例に係る加熱調理器の外枠を外した後方斜視図。図１のＡ−Ａ断面図。図３断面図を使用した赤外線センサの動作説明図。基準位置を示す赤外線センサ部の説明用の拡大図。終点位置を示す赤外線センサの説明用の拡大図。観測窓を閉めた状態を示す赤外線センサの説明用の拡大図。本発明の実施例に係る加熱調理器の加熱時間の制御を説明する制御ブロック図。同加熱調理器の赤外線センサの視野を説明する説明図。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

図１から図３は、本実施例の主要部分を示すもので、図１は加熱調理器本体を前面側から見た斜視図、図２は同本体の外枠を除いた状態で後方側から見た斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

図において、加熱調理器の本体１は、加熱室２８の中に加熱する食品を入れ、マイクロ波やヒータの熱、過熱水蒸気を使用して食品を加熱調理する。

ドア２は、加熱室２８の内部に食品を出し入れするために開閉するもので、ドア２を閉めることで加熱室２８を密閉状態にし、食品を加熱する時に使用するマイクロ波の漏洩を防止し、ヒータの熱や過熱水蒸気を封じ込め、効率良く加熱することを可能とする。

取っ手９は、ドア２に取り付けられ、ドア２の開閉を容易にするもので、手で握りやすい形状になっている。

ガラス窓３は、調理中の食品の状態が確認できるようにドア２に取り付けられており、ヒータ等の発熱による高温に耐えるガラスを使用している。

入力手段７１は、ドア２の前面下側の操作パネル４に設けられ、マイクロ波加熱やヒータ加熱等の加熱手段や加熱する時間等と加熱温度の入力するための操作部６と、操作部６から入力された内容や調理の進行状態を表示する表示部５とで構成されている。

外枠７は、加熱調理器の本体１の上面と左右側面を覆うキャビネットである。

水タンク４２は、加熱水蒸気を作るのに必要な水を溜めておく容器であり、加熱調理器の本体１の前面下側に設けられ、本体１の前面から着脱可能な構造とすることで給水および排水が容易にできるようになっている。

後板１０は、前記したキャビネットの後面を形成するものであり、上部に外部排気ダクト１８が取り付けられ、食品から排出した蒸気や本体１の内部の部品を冷却した後の冷却風（廃熱）３９を外部排気ダクト１８の外部排気口８から排出する。

機械室２０は、加熱室底面２８ａと本体１の底板２１との間の空間部に設けられ、底板２１上には食品を加熱するためのマグネトロン３３、マグネトロン３３に接続された導波管４７、制御手段２３ａ（図８参照）を実装した制御基板２３、その他後述する各種部品、これらの各種部品を冷却するファン装置１５等が取り付けられている。

加熱室底面２８ａは、略中央部が凹状に窪んでおり、その中に回転アンテナ２６が設置され、マグネトロン３３より放射されるマイクロ波エネルギーが導波管４７、回転アンテナ２６の出力軸４６ａが貫通する開孔部４７ａを通して回転アンテナ２６の下面に流入し、該回転アンテナ２６で拡散されて加熱室２８内に放射される。回転アンテナ２６の出力軸４６ａは回転アンテナ駆動手段４６に連結されている。

ファン装置１５は、底板２１に取り付けた冷却モータに取り付けられた冷却ファンとで構成する。このファン装置１５によって発生する冷却風３９は、機械室２０内の自己発熱するマグネトロン３３やインバータ回路（図示無し）、奥側重量センサ２５ｃ，左側重量センサ２５ｂなどを冷却する。また、加熱室２８の外側と外枠７の間および前記したように熱風ケース１１ａと後板１０の間を流れ、外枠７と後板１０を冷却しながら外部排気ダクト１８の外部排気口８より排出される。さらに、後述する熱風モータ１３を冷却するためのダクト１６ａと、後述する赤外線ケース４８内に収められた赤外線ユニット５０を冷却するためのダクト１６ｂが設けられ、赤外線ユニット５０を冷却した冷却風３９は、加熱室２８内の排熱（水蒸気など）を廃棄する排気ダクト２８ｅの反対側から排出された後外部排気ダクト１８より外に排出される。

レンジ加熱手段３３０（図８参照）はマグネトロン３３とインバータ回路（図示せず）よりなり前記制御手段２３ａによって制御される。

加熱室２８の後部には、熱風ユニット１１が取り付けられ、該熱風ユニット１１内には加熱室２８内の空気を効率良く循環させる熱風ファン３２が取り付けられ、加熱室奥壁面２８ｂには空気の通り道となる熱風吸気孔３１と熱風吹出し孔３０が設けられている。

熱風ファン３２は、熱風ケース１１ａの外側に取り付けられた熱風モータ１３の駆動により回転し、熱風ヒータ１４で循環する空気を加熱する。

また、熱風ユニット１１は、加熱室奥壁面２８ｂの後部側に熱風ケース１１ａを設け、加熱室奥壁面２８ｂと熱風ケース１１ａとの間に熱風ファン３２とその外周側に位置するように熱風ヒータ１４を設け、熱風ケース１１ａの後側に熱風モータ１３を取り付け、そのモータ軸を熱風ケース１１ａに設けた穴を通して熱風ファン３２と連結している。

熱風モータ１３は、加熱室２８や熱風ヒータ１４からの熱によって温度上昇するため、それを防ぐために、熱風モータカバー１７によって囲い、略筒状に形成されてダクト１６ａを熱風ケース１１ａと後板１０との間に位置し、ダクト１６ａの上端開口部を熱風モータカバー１７の下面に接続し、下端開口部をファン装置１５の吹出し口に接続し、ファン装置１５からの冷却風３９の一部を熱風モータカバー１７内に取り入れるようにしている。

加熱室２８の加熱室天面２８ｃの裏側には、ヒータよりなるグリル加熱手段１２が取り付けられている。グリル加熱手段１２は、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室２８の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室２８の天面を加熱して加熱室２８内の食品を輻射熱によって焼くものである。

また、加熱室２８の加熱室天面２８ｃの奥側には後述する赤外線ユニット５０が設けられ、赤外線ユニット５０を冷却するために赤外線ケース４８にて覆い、略筒状に形成されてダクト１６ｂを熱風ケース１１ａと後板１０との間に位置し、ダクト１６ｂの上端開口部を赤外線ケース４８の側面に接続し、下端開口部を熱風モータカバー１７上面と接続し、ファン装置１５からの冷却風３９の一部を取り入れるようにしている。

加熱室２８の加熱室天面２８ｃの左奥側にはサーミスタによって加熱室２８の雰囲気の加熱室温度ＴＨ１を検出する加熱室温度センサ８０を設ける。

また、加熱室底面２８ａには、複数個の重量センサ２５、例えば前側左右に左側重量センサ２５ｂ、右側重量センサ（図示無し）、後側中央に奥側重量センサ２５ｃが設けられ、その上にテーブルプレート２４が載置されている。

テーブルプレート２４は、食品を載置するためのもので、ヒータ加熱とマイクロ波加熱の両方に使用できるように耐熱性を有し、かつ、マイクロ波の透過性が良い材料で成形されている。また、周囲に持ちやすくするフランジ部２４ｂ（立上壁２４ａを含む）を設けている。さらにフランジ部２４ｂ（立上壁２４ａを含む）を設ける事で、加熱時の被加熱物の出し入れ時に例えば飲み物をこぼした場合でも、汚れはテーブルプレート２４に止まり後の清掃が容易である。

ボイラー４３は、熱風ユニット１１の熱風ケース１１ａの外側面に取り付けられ、飽和水蒸気を熱風ユニット１１内に臨ませ、熱風ユニット１１内に噴出した飽和水蒸気は熱風ヒータ１４によって加熱され過熱水蒸気となる。

ポンプ手段８７は、水タンク４２の水をボイラー４３まで汲み上げるもので、ポンプとポンプを駆動するモータで構成される。ボイラー４３への給水量の調節はモータのＯＮ／ＯＦＦの比率で決定する。

加熱手段はレンジ加熱手段３３０、熱風ヒータ１４、熱風モータ１３、グリル加熱手段１２、ボイラー４３などである。

次に、図４〜図７を用いて加熱室２８の上方に設けられた非接触で被加熱物６０ｃの温度を検出する赤外線センサ５２について詳細を説明する。

５１はモータで、モータ５１の向きは、回転軸５１ａと加熱室奥壁面２８ｂと並行となるように取り付けられている。そして、回転軸５１ａが後述する筒状のユニットケース５４を回転（駆動）させることで、ユニットケース５４に収めた赤外線センサ５２搭載した基板５３を回転させて赤外線センサ５２のレンズ部５２ａの向きを加熱室底面２８ａの奥側（加熱室奥壁面２８ｂ側）から加熱室開口部２８ｄまでの範囲を回転移動して温度を検出できるようにしている。モータ５１はステッピングモータを使用し内部に減速用のギアを備え、制御基板２３に設けられた制御手段２３ａの制御によって回転軸５１ａを正転、逆転、また回転角度を好みに動作可能となっている。

５２は赤外線センサで、赤外線検出素子（例えばサーモパイル）を複数個設けたもので、ここでは、回転軸５１ａの鉛直方向に一列に８素子整列した赤外線センサを使用している。そのため、加熱室底面２８ａの左右方向は一度に前記複数個所の温度の検出が可能であり、加熱室２８の奥側（加熱室奥壁面２８ｂ側）から前側（ドア２側）にかけては、赤外線センサ５２を回転させることで加熱室底面２８ａの全域を複数に分けて温度を検出するものである。具体的には、加熱室底面２８ａに載置するテーブルプレート２４の全面の温度を検知する。

赤外線センサ５２は、加熱室底面２８ａに載置されたテーブルプレート２４の四辺から加熱室天面２８ｃに垂直に伸ばした仮想線の内側の加熱室天面２８ｃの左右方向の略中央に設けられている。

そして、赤外線センサ５２の視野は、検知点ａと検知点ｈはテーブルプレート２４の前後のフランジ部２４ｂの温度を検知する範囲に略定め、赤外線センサ５２の整列した複数素子の両端側のセンサはテーブルプレート２４の左端・右端のフランジ部２４ｂの温度を検知する範囲に略定められている。こうすることで、テーブルプレート２４の略中央に載置された被加熱物６０ｃの温度を正確に検出する事が可能となる。そして、検出した温度データは制御手段２３ａに入力され、被加熱物の温度管理に使用される。

５４は筒状のユニットケースで、最大径部に基板５３を配置し赤外線センサ５２のレンズ部５２ａを臨ませる窓部５４ａを設けている。また、ユニットケース５４の材料にはカーボンを含ませることでユニットケース５４の特性を導電材とすることで外来ノイズのユニットケース５４内への侵入を防止している。

５５は金属板から成るシャッタである。シャッタ５５は、赤外線センサ５２を使用しない時に後述する観測窓４４ａを閉じるものである（図７参照）。また加熱室２８の温度がユニットケース５４に伝わるのを防止するために、ユニットケース５４の外周に冷却風を流せるようにユニットケース５４の外周に沿って隙間を設けた風路５５ｃを形成するようにシャッタ５５を配置し、前記風路５５ｃに冷却風３９流す出入り口となる開口５５ａと開口５５ｂを設けている。

５６は位置決め凸部で、赤外線センサ５２の検知点を基準位置（図４の検知点ａ）に合わせられるように設けている。方法は、赤外線センサ５２の検出点を検知点ａの基準位置を補正できるように、シャッタ５５によって観測窓４４ａを閉じた時に、位置決め凸部５６が赤外線ケース４８に設けられたストッパ（図示無し）に当接した状態で更にモータ５１を回転制御し、回転軸５１ａをスリップさせることで、前記制御手段２３ａの制御する基準位置と赤外線センサ５２の検知する基準位置を補正するものである。

４４は加熱室２８の内方向に吐出した円弧状の観測部で、回転軸５１ａの回転中心と筒状のユニットケース５４の中心とユニットケース５４の外周に沿って設けられて円弧状に曲げられたシャッタ５５の円弧の中心と円弧状の観測部４４の各中心位置は全て同一位置となっている。４４ａは観測部４４に設けた観測窓で、赤外線センサ５２の検出する視野範囲となる範囲を開口している。また、マイクロ波加熱時に観測窓４４ａからのマイクロ波漏洩を防止するために、観測窓４４ａの周囲外側には立上壁（バーリング）４４ｂを２ｍｍ程度設けている。

観測部４４を加熱室２８の内側に突出させることで、最低限の狭い観測窓開口範囲で広範囲の温度検知が可能となる。

４９は凸部であり、加熱室天面２８ｃから赤外線ケース４８と赤外線ユニット５０を離すもので、加熱室天面２８ｃとの接触を凸部４９のみとすることで加熱時にグリル加熱手段１２や熱風ユニット１１などのヒータによって加熱された加熱室天面２８ｃの温度が赤外線ユニット５０に伝わりにくいようにしている。

図４から図７によって、制御手段２３ａは、モータ５１で位置決め凸部をストッパに当接して補正した基準位置から赤外線センサ５２によって被加熱物６０ｃの温度の検出を行った後、往路では赤外線センサ５２を一定角度ずつ回転しては停止させて観測面（被加熱物６０ｃ）の温度を測定して前記終点位置まで移動し、復路では赤外線センサ５２は温度の測定を行わないで前記終点位置から直接前記基準位置まで移動することを説明する。

制御手段２３ａは、モータ５１を駆動して赤外線センサ５２の視野を閉鎖状態から基準位置（検知点ａ）に回転移動する。

その後、観測面の温度の測定を開始する。初めに基準位置で測定を行い、備えている検出素子の複数個分の温度の検出を行いそのデータを保存する。

その後、次の検知点ｂの温度を測定できるように、モータ５１を回転して赤外線センサ５２を一定角度たとえば終点方向（ドア２側）へ３度回転移動して、観測面の温度を測定した後、再び３度回転移動を行い、赤外線センサ５２の視野が終点の検知点ｈを向くまで前記の動作を繰り返して測定する。本実施例では、８素子の赤外線検出素子を１４回回転移動させて１５列の温度データを検出している。全温度データは１２０カ所の温度を検出している。

赤外線センサ５２によって終点位置である検知点ｈの温度の検出が終了した後、復路では、温度の検出を行わないで直接基準位置に戻るため早く基準位置に戻れる。以上の往復動作を一周期として、基準位置に戻ったら再び測定を開始して前記動作を繰り返す。

次に被加熱物の温度を検出する動作について説明する。

被加熱物（牛乳）６０ｃの入っている上方が開口した容器６０の例としてコップを加熱室底面２８ａに設けられているテーブルプレート２４に載置して加熱を開始した時、マグネトロン３３が安定発信する１〜２秒間はシャッタ５５にて観測窓４４ａを閉じて（図７参照）マグネトロン３３の発信開始時の不安定発信によるノイズが赤外線センサ５２に入り込むのを防止する。

マグネトロン３３の発信が安定した後に、制御手段２３ａは、モータ５１の回転軸５１ａを回転して赤外線センサ５２の視野の向きを基準位置（検知点ａ）に定める。

制御手段２３ａによってモータ５１の回転を制御することで、赤外線センサ５２の視野方向を回転して、視野位置を基準位置（検知点ａ）からテーブルプレート２４の検知点ｂ、検知点ｃ、さらにコップ（容器６０）の外側の温度を高さ方向の温度（検知点ｄから検知点ｅの温度）を検知し、視野がコップ（容器６０）の開口部の頂点に達した後は、被加熱物６０ｃの表面の温度を検知点ｆで検知し、次にコップ（容器６０）の内側の温度（検知点ｇの温度）を検知し、次にテーブルプレート２４の温度を検知点ｈの終点で検知する。

検知点ａ〜検知点ｈの温度検知範囲の温度の検知は、ユニットケース５４を回転する往路の片方で行い、検出点ｈ（終点）まで温度検知を行った後、復路で温度の測定を行わないで基準位置にもどり、引き続き検知点ａ〜検知点ｈと順番に温度の検出を行う。

次に制御手段２３ａの赤外線センサ５２の測定した温度の処理について説明する。

初めに、赤外線センサ５２を使用して被加熱物６０ｃの温度を検出するときの課題について説明する。

赤外線センサ５２は、被加熱物６０ｃの温度が同じ場合でも放射率の違いで検出温度は異なり、また、一個の赤外線センサ５２から出力されるデータは、赤外線センサ５２の視野内にある被測定物の温度が略平均値として出力されるので、視野内に被測定物（被加熱物６０ｃ）とテーブルプレート２４が有る場合、被測定物（被加熱物６０ｃ）とテーブルプレート２４の各面積に応じた温度の平均値が出力されることになる。

前者の放射率の違いは、入力手段７１にて入力できるメニューに応じて設定することで適正な補正を可能としている。

次に後者の被加熱物６０ｃの温度検出について詳細に説明する。

赤外線センサ５２は、被加熱物６０ｃの略大きさ・外形を認識できるように、前記したように複数（例えば８素子）の赤外線センサ５２を一列に配置して、この赤外線センサ５２を３度ずつ１４回移動させて１５列の温度を測定することで、デーブルプレート２４内を総数１２０（８×１５）個の温度データ（図９参照）を取得する。

本発明の赤外線センサ５２を回転移動する際、前述したように往路のみ温度検出を行い、復路では温度検出する事無く基準位置に戻るものである。その理由は、モータ５１内に設けられている減速用のギアの遊びを考慮して、常に同一回転方向に行って温度を計測することで、ギアの遊びや赤外線ユニット５０とモータ５１の取り付けガタによる温度測定点のズレを防止するためである。赤外線センサ５２の視野位置が測定毎に異なると、被加熱物６０ｃの正確な温度上昇の検出に支障がでるのを防止するためである。

また、一度温度測定した後、その後の同一点（例えば、検知点ａ、検知点ｆ）における温度測定を行うまでの時間間隔を全て同じにでき事である。そうすることで、単位時間当たりの加熱における各測定点の温度上昇率が容易に判断できる利点があり、温度上昇率の早い個所、遅い個所を容易に検出できることで、被加熱物６０ｃの加熱状況を容易に判断出るものである。

そして、コストをかけずに、赤外線センサを移動して同じ位置で同じ時間単位での温度を測定できる加熱調理器とすることができる。

１本体
２３ａ制御手段
２８加熱室
５１モータ
５２赤外線センサ
６０ｃ被加熱物

Claims

被加熱物を入れて加熱する加熱室と、
前記被加熱物の上方から該被加熱物の温度を検出する赤外線センサと、
前記加熱室の底面全域の温度を検出できるように前記赤外線センサを回転駆動するモータと、
該モータの駆動を制御して、前記赤外線センサの検出した温度データから前記被加熱物の温度を管理する制御手段と、を備え、
該制御手段は、前記赤外線センサによって初めに温度の検出を行った位置から、前記モータの回転を制御して、前記赤外線センサの視野の位置を特定角度移動した後に前記回転を停止する動作を繰り返し、前記回転が停止している時に前記赤外線センサによって検出した温度データを入力し、前記回転によって前記加熱室の底面全域の温度を検出し終わった後は、前記赤外線センサの視野位置を前記初めに温度検出した位置に回転移動することを特徴とする加熱調理器。